示踪剂测试在油砂山油田的应用及取得的认识

油砂山油田受岩性和断层影响,平面注采井网完善,纵向对应关系较差;水井射开井段长且层数较多,渗透率级差又较大,层间矛盾突出等问题严重制约油田的注水开发。井间示踪剂测试能较好的认识断层、水驱特点、储层非均质性特点等。2007年至今示踪剂测试在油砂山的应用取得一定的认识,为注水开发调整奠定了一定的基础。     

瞬变电磁法在城市岩溶探测中的应用

城市地下水的分布影响着城市的规划和工程建设,山东省济南市城区泉水广泛发育,查明地下水分布和岩溶发育特征有利于减少地质灾害,对指导城市工程建设意义重大。通过对泉群集中区三个路段进行瞬变电磁法探测,根据反演视电阻率断面图反映的测区地电特征,推断出富水部位,查明了地下岩溶发育特征及深度。结果表明,经十路、大明湖路、历山路地层成层性明显,第四系隔水层厚度大于15m,岩溶发育平均深度在20~40m之间,城市地下工程建设应避开地层薄弱和岩溶发育区。瞬变电磁法探测的应用,可以很好地解决工程地质问题。     

V型河谷区原地应力测量研究

为研究V型河谷区岩体应力的大小、方向及其分布,采用水压致裂法对河床和山体内的平面和三维地应力进行现场测量。实测最大水平主应力方向为NW40°～60°,最大水平主应力值最高近40MPa,最小水平主应力值为20MPa;在河床谷底浅部80m以上,受河谷卸荷影响地应力有所释放,形成卸荷带;孔深90～130m产生应力集中,形成V型峡谷典型的“应力包”分布特征;在山体内PD27#平硐不同硐深处的3个测点进行三维地应力测量。测量结果表明:三维主应力值随硐深的增加而增大,从1#～3#测点测得的最大主应力和最小主应力的数值增加近1倍;3个测点主应力的方位和倾向大体一致,随硐深的增加,最大主应力倾角逐渐变陡,反映出重力的贡献越为显著。对原地应力实测结果进行解析,得到隧道横截面的最大主压应力和最小主压应力及相关的应力参量,结合岩爆判据对隧道发生岩爆的可能性进行分析,隧道横截面内最大差应力的大小是控制岩爆发生的主要因素。     

等值反磁通瞬变电磁法在成都市地下空间资源地质调查中的应用

成都市钙芒硝、富水砂砾卵石层等不良岩土体以及隐伏断裂构造对地下空间的利用形成严重制约。据现有钻孔资料显示钙芒硝层多分布在30～150m深度、砂砾卵石层多分布在10～100m深度,属于等值反磁通瞬变电磁法的有效探测范围。首先对城区电磁干扰源进行了调查,总结了提高数据采集质量的具体措施;然后布置了过已知钻孔的等值反磁通瞬变电磁法试验剖面,过井剖面反演视电阻率值与不同深度的测井视电阻率值吻合较好,说明反演初始模型参数选取正确,定量反演精度较高;最后布置了三条等值反磁通瞬变电磁法试验剖面,试验结果表明等值反磁通瞬变电磁法结合钻探和其它物探手段,能有效划分出不良地质体的分布范围和对隐伏断裂进行识别。     

鲁中南山区岩溶裂隙水富水带类型及分布特征

本文在阐述了鲁中南山区构造特征的基础上,分析了该区的地层(含水层)分布、地下水补给、富水带分布、热储层分布和地下岩溶发育等特征。重点讨论了富水带分布特征,提出了鲁中南山区主要五个富水带类型,即旋卷构造各旋回层中间部位富水带、旋卷构造派生的张性断裂富水带、构造复合部位富水带和各旋回层分支断裂富水带及形成热储层的部位等。     

川西气田地层水回注选井选层研究

根据川西气田的实际情况,对致密砂岩层回注选井选层技术进行研究,初步建立了致密砂岩层回注选井选层技术,优选出川西气田1、2、3号等5个回注井区.目前,注水规模300 m3/d,累计注水量达75 698.8 m3,节约生产成本约200万元,且有效缓解了高浓度氯离子地层水外排带来的环保压力.现场回注试验表明:致密砂岩层回注高浓度氯离子地层水是可行的,回注选井选层技术具有现场推广应用价值.     

陆梁油田注水系统优化研究

陆梁油田陆9井区存在注水能力不满足地质配注需求、管网压损较大、两套注水压力系统分布失衡、注水系统效率低等问题。针对这些问题分别对注水系统的站区和油区进行优化。优化后提高了注水能力,降低了管网压损,达到了提高注水系统效率,降低注水单耗的目的,满足了油藏开发"注够水"的地质需求,为低渗透油田稳产、增效起到了重要作用。     

北岭煤矿地应力测量及其特征分析

为弄清北岭煤矿浅部应力状态及分布特征,采用空心包体应力解除法进行地应力测量。结果表明:该区的地应力以水平构造应力为主,且均为压应力;最大主应力位于近水平方向,为近东西向;各测点均有两个主应力接近水平方向,另一个主应力接近垂直方向,垂直主应力值基本等于自重应力;位于近水平面内的两个主应力值相差较大,三个测点近水平面内的两个主应力的比值分别为1.83、1.88、1.84;在同一平面内,地应力的大小和方向没有出现突变现象,说明矿区的地应力场比较均匀。此次地应力测量为矿区进行围岩稳定性分析及开挖设计科学化提供了理论依据。     

分层注水在油田中的应用

我国大部分油田油层的层间、层内渗流特性上存在着明显差异,随着油田开发进入中后期,采用混合注水的方式已经不能适应油田开发的需要。为了提高这类油藏的注水开发效果,分层注水工艺技术在油田得到了推广应用,成为保持油田压力、调整层间和平面矛盾、控制油田含水上升的主要技术手段,对采油中后期提高采油率起到了重要作用。     

饶阳凹陷蠡县斜坡高43井区沙三上亚段沉积微相研究

为了解饶阳凹陷蠡县斜坡高43井区沙三上亚段沉积微相类型、平面展布及含油特征。在岩心观察的基础之上,结合岩石相、测井相、砂厚及含砂率分布的综合分析,总结出高43井区沙三上亚段主要发育三角洲平原、前缘2种亚相,并可细分为分流河道、河口坝、泛滥平原及分流间湾4个沉积微相;沙三上亚段细分为4个小层,分析了各小层沉积微相的平面展布规律,认为该区1、2两小层河道相对较为发育,分布范围较广,砂体之间相互连片叠置,为该区主力产层。     

地层变形的流固耦合数值模拟

石油开采当中,地层变形往往是造成套管损坏的首要因素,而开发过程中例如高压注水采油在很大程度上造成了地层的变形。本文针对石油工程中高压注水采油引起的地层变形,运用有限元软件ADINA建立了七井点流固耦合数值模拟模型,具体描述了高压注采过程中地层的变形情况,并对其计算结果进行了研究分析,结果表明,高压注水采油易使井壁处地层应力集中、岩层滑移与膨胀变形、储油地层凹陷等,且与较大孔隙度油层相比,低孔隙度油层高压注采时的孔隙压力与流体流速增加幅度要更大,以上结论为预防和减少流固耦合作用下地层变形造成的影响等提供了理论依据。     

开滦范各庄井田突水特征及煤层底板 突水地质条件分析

 煤层顶底板突水危险性预测与评价是煤矿突水灾害防治的基础和依据,以开滦范各庄井田为依托,从促发与阻抗突水2方面系统分析矿井突水特征和12～14煤层间砂岩裂隙含水层厚度及其特征、突水介质条件(岩性、层间距)和突水构造条件,建立煤层底板突水与地质条件之间的相关关系和模型,并探讨控制机制。研究结果表明,本区发生突水的水源以12～14煤层间砂岩裂隙承压含水层为主,其砂岩裂隙含水层的厚度由井田的浅部向深部增厚;含水层水压随其埋藏深度的增加而增高,呈线性相关关系,且富水性增强。煤层底板隔水性能取决于隔水层厚度及其泥岩百分比含量,底板泥岩极限厚度与水压之间呈正相关关系,随着底板泥岩厚度的增加,泥岩层抵抗水压的能力增强,隔水性能变好,且完整底板泥岩层的抗水能力明显大于含裂隙的底板泥岩层。突水与构造密切相关,突水点最大涌水量与断层密度呈正相关关系。断层突水是由于断层对煤岩层的破坏作用导致在断层附近煤岩层裂隙和孔隙增加,力学强度大幅度降低的结果,且受控于区域构造和现代构造应力环境。这些成果为井田12煤层底板突水危险性评价与预测和井下突水防治提供理论依据。     

注水井泄压对套管挤压力影响的数值模拟

注水井放喷过程中的套管损坏问题在中国许多油田十分普遍。根据油藏流体渗流与地应力场耦合作用理论，建立了注水井泄压过程中泄压层段套管承载计算的力学模型，利用有限元法，通过数值模拟的手段研究了放喷速度、地层流体压差与有效地应力的变化关系及其对套管挤压的影响。研究表明：在放喷流量相同的情况下，渗透率越低，储层厚度越薄，压差越大，套管承受的挤压力就越大。研究结果为油田现场确定合理的放喷速度，预防和减少套管损坏提供了理论依据。     

特低渗透油藏非达西渗流模型及其应用

根据矿场试验和室内试验的研究成果，开发低渗透和特低渗透油藏时会产生非达西渗流现象，尤其是原油渗流会存在较为明显的启动压力梯度。结合低渗透油藏注水开发的特点，考虑油、水两相渗流均存在启动压力梯度，以及岩石存在应力敏感，建立三维油、水两相非达西渗流数学模型。利用差分方法得到该模型的数值差分格式，在此基础上编制模拟软件。以大庆肇源油田源121—3区块为研究对象，首先将建立的非达西渗流的数值模拟结果与现场实测的生产动态数据进行对比验证。然后，在五点注采井网的基础上，设计一个“正方形注采单元”，在保持采油井和注水井井底流压的前提条件下，改变注采井距，通过模拟计算得到油井见水时地层流体压力、流体压力梯度、地层绝对渗透率和启动压力梯度的空间分布，最后得到有效驱动注采井距，从而为该特低渗透油藏的注采井网部署提供依据。     

斯拉格试验技术与理论研究综述

 斯拉格试验是一项成本低、简单、试验历时短、无需抽出或注入大量水的现场水文地质试验技术，在国外已有多年的发展历史。其发展分为现场试验技术的发展和理论模型的发展。斯拉格试验技术包括简单斯拉格试验技术、栓塞斯拉格试验技术和闭合–斯拉格试验技术。斯拉格试验理论模型包括指数衰减模型、欠阻尼衰减模型和非线性模型。斯拉格试验广泛应用于地下水污染水文地质、近地表农田水文地质、供水水文地质及石油和煤层气等诸多领域，估算含水层(岩体)的渗透参数。由于斯拉格试验技术本身固有的局限性，其影响范围较小。近年来，斯拉格试验发展成为一项评价含水层渗透参数空间变化特征以及低渗透性和极低渗透性岩体渗透特征的重要的水文地质试验技术方法，应用于核废物地质处置场址水文地质特性评价研究。利用闭合–斯拉格试验技术可以在野外测量渗透系数小于10－13 m/s的岩体渗透性。     

承压含水层局部降压引起土体沉降机理及参数分析

在天津地区几个场地开展了承压含水层抽水试验,观测到承压含水层局部降压过程中其上覆土体出现“上小下大”的沉降规律,其下卧土体出现隆起现象。采用考虑降水井瞬态降水的三维流固耦合数值模型的分析进一步表明,承压含水层局部而不是大面积降压过程中其上覆弱透水土层在没有产生明显水位下降时,可产生“土拱效应”,土拱区内部土体出现附加拉应力,进而发生张拉变形;而承压含水层下卧土体的隆起则是由于下卧弱透水层中地下水向上渗流产生的渗流力所致。进一步地分析了不同竖向补给条件及不同场地条件的承压含水层长期局部降压过程中土体沉降规律,揭示了不同情况下承压含水层局部降压引起的土体最大沉降位置。不论承压含水层竖向补给条件如何,不论承压含水层短期降压还是长期降压,当上覆弱透水层的渗透系数在其特征范围内变化时,对承压含水层进行局部降压,其上土层中最大沉降位置均出现在有水位降深的土层顶板处。由于分层总和法不能考虑成层土中承压含水层局部降压时其上弱透水土层的空间效应,若基于单井或小范围群井抽水试验反演沉降经验系数,并采用分层总和法分析不同深度土层沉降时,将导致承压水局部降水引起的地表以下土体的沉降被低估。     

双环注水试验在堤防检测中的应用

通过双环注水试验、常水头钻孔注水试验及室内垂直渗透试验方法对同一土层的渗透系数进行了测定,并对试验结果进行了比较分析,最后指出了双环注水试验的特点及适用范围。     

煤矿特大动力突水动力冲破带形成机理研究

由于地下开采活动，致使在整体块状结构坚硬岩层中产生弹性能积聚，当弹性能积聚到一定程度时，坚硬岩层产生动力失稳，瞬间释放巨大动能，致使在坚硬岩层附近的含水层中产生超高水压，并在含水层与采掘临空面之间，产生瞬间冲破导水通道，产生动力突水。以海孜煤矿为例，通过现场勘查和数值模拟分析了离层产生的地质条件和主要因素，测试了坚硬岩层的冲击倾向性指标（t _D ，W _ET ，K _E ），并设计和实施了冲击动力作用下反应超静水压力大小的试验，在此基础上基于爆炸力学的理论初步研究了动力冲破带的形成机理。     

地下水开采导致总应力变化对地面沉降的影响

地下水开采引起总应力的变化特征取决于所采地下水所处的层位。本文以抽取典型多层含水层系统不同层位的地下水为例,分别计算出了潜水含水层、弱透水层和承压含水层中总应力的表达式,得出了抽取不同层位地下水总应力的变化规律,并且根据有效应力原理,分析不同层位的有效应力变化特征,最后结合有效应力与地面沉降量计算之间的关系式,归纳出抽取不同层位地下水时总应力的变化对地面沉降的影响。通过分析得出,抽取承压含水层地下水(仍处于承压状态下),总应力不随抽水发生变化;而抽取潜水层的地下水,总应力是变化的。本文最后通过数值试验的方法验证了抽取潜水含水层中的地下水,总应力随着抽水时间逐渐减小,地面沉降量也会随着总应力的下降而减小。并且计算得出在600天的模拟时期内,总应力变化较总应力不变的情况下,累积沉降量要小将近30%。     

承压水上采煤突水监测预报理论的物理与数值模拟研究

采用三维相似模拟与数值模拟方法,研究承压水上采煤底板各含水层水压分布随采动的变化规律,即在多数情况下,距煤层底板20 m以上的小含水层在无构造带存在情况下,开采对其影响不大,但在构造带存在的情况下,可能引起构造带活化,与底部高承压含水层沟通,发生突水事故,其安全的开采区视具体情况而定.同时采用2种方法验证基于多含水层水力联系的奥灰突水监测预报理论的正确性,说明在多数情况下奥灰突水总是通过渗透通道流入与之最近的含水层,其次向高处发展,即一般经本溪组含水层到达太原组含水层,最后产生突水.研究结果表明,突水监测预报系统可以在现场推广使用.